Das Lernskript für den BMS - Amazon Web Services...Band 1 Das Lernskript für den Basiskenntnistest...

Das Lernskript für den BMS

Tafrali Windisch Barus Hagen

2. korrigierte und aktualisierte Auflage + Alle Prüfungsinhalte zu Biologie, Physik, Chemie, Mathematik+ 30-/60-Tage-Lernpläne+ 2000 Testfragen online auf…

Lernskript.get-to-med.com

FÜR

HUMAN-

UND ZAHN-

MEDIZIN

2020/21

Deniz Tafrali, Paul Yannick Windisch, Flora Hagen

MedAT

Humanmedizin/

Zahnmedizin

2020/2021

Band 1

Das Lernskript für den Basiskenntnistest

für Medizinische Studien

2. Auflage

Unter Mitarbeit von Sinan Barus

_44061_Tafrali.indb III_44061_Tafrali.indb III 19.09.2019 10:10:3119.09.2019 10:10:31

23.5 VITAMINE Notizen

23.5 Vitamine

DEFINITIONEN Ein Vitamin ist ein Stoff , den der Körper zum Überleben benötigt, aber nicht in ausrei-

chendem Maß selbst synthetisieren kann.

Das Enzym ist ein großes Protein, in Ausnahmefällen auch eine katalytisch aktive RNA bzw. ein Ribozym

(› Kap. 7.2), welches als sogenannter Katalysator eine (bio-)chemische Reaktion beschleunigen kann.

Als Cofaktor bezeichnet man unterschiedlichste Moleküle und Molekülgruppen, die die Gemeinsamkeit ha-

ben, dass sie für die Funktion von Enzymen unbedingt notwendig sind.

Sind die essenziellen Aminosäuren also auch Vitamine?Nein, denn die Nährstoff e gehören defi nitionsgemäß nicht zu den Vitaminen. Und was ist mit Eisen-Ionen? Nein, denn bei Vitaminen handelt es sich defi nitionsgemäß um organische Verbindungen.Gemäß dieser Defi nition existieren Vitamine, die in wasser- und fettlösliche Vitamine unterteilt wer-den (› Tab. .). Ihr müsst natürlich nicht alle perfekt lernen. Die Vitamine A, D, E und K sind fettlöslich, wohingegen die B-Vitamine, Vitamin C, H sowie Fol- und Panthotensäure wasserlöslich sind.

VERSTÄNDNIS+ Mit dem Blick auf die Zukunft als Mediziner dürft ihr euch merken, dass die Aufnahme

der fettlöslichen Vitamine bei einer Störung der Fettverdauung beeinträchtigt ist und es dementsprechend

zu Mangelerscheinungen kommen kann.

EPISCHE ESELSBRÜCKEN

Der obligatorische Merkspruch: ADEK? Die Vitamine A, D, E und K sind fettlöslich.

Deutschen Testteilnehmern ist dieser bestimmt geläufi ger: EDeKA – Die Vitamine E, D, K und A sind fettlös-

lich.

VERSTÄNDNIS+ Was ist eigentlich mit den „fehlenden“ B-Vitaminen? Die meisten fehlenden Zahlen wa-

ren mal vergeben, aber man fand bei vielen dieser vermeintlichen Vitamine irgendwann heraus, dass diese

entweder gar nicht lebensnotwendig sind oder doch vom Körper synthetisiert werden können.

MedAT-GEHEIMTIPP Vitamine werden beim Thema Naturstoff e am genauesten geprüft. Besonders wich-

tig: Ihr solltet fettlösliche und wasserlösliche Vitamine trennen können, wissen, dass Vitamine so defi niert

sind, dass man sie von außen zuführen muss und die chemischen Namen der Vitamine (z. B. Ascorbinsäure

für Vitamin C) dürft ihr euch auch gleich merken.

Tab. 23.2 Übersicht der Vitamine.

Vitamin Name Löslichkeit Funktion Krankheitsbild bei Mangel

A Retinol Fett Dunkelsehen Zellwachstum u. a. Nachtblindheit Xerophthalmie

Infektanfälligkeit

D Cholecalciferol Fett Calciumhaushalt und Knochen-

mineralisierung

Rachitis Osteomalazie

E Tocopherol Fett Antioxidans –

K Phyllochinon/

Menachinon

Fett Carboxylierungen der Gerin-

nungsfaktoren II, XII, IX und X

sowie Protein C und S

Störung der Blutgerinnung

B1 Thiamin Wasser Decarboxylierungen Beri-Beri, Wernicke-Korsakow

B2 Riboflavin Wasser Elektronenübertragungen als

prosthetische Gruppe FMN

oder FAD

-

B3 Niacin Wasser Elektronenübertragungen als

Cofaktor NAD oder NADP

Pellagra

B5 Pantothensäure Wasser Bestandteil von Coenzym A -

B6 Pyridoxin Wasser Transaminierung und Decarbo-

xylierung v. a. im Aminosäuren-

stoffwechsel als Pyridoxal-

phosphat (PALP)

-

B9 Folsäure Wasser Übertragungen von Methyl-

und Methylengruppen

Makrozytäre/hyperchrome

Anämie Neuralrohrdefekte beim

Embryo

B12 Cobalamin Wasser Isomerisierungen Perniziöse (makrozytäre/hyper-

chrome) Anämie Funikuläre

Myelose (ZNS-Schädigung)

C Ascorbinsäure Wasser Antioxidans Skorbut

H Biotin Wasser Carboxylierung Diverse (z. B. Hautdefekte,

Depression, Haarausfall)

_44060_Tafrali.indb 309 30.01.2018 09:59:44

VERSTÄNDNIS+ Hier werden komplizierte Themen anhand grundlegender Prinzipien der Naturwissenschaften und mittels einfa-cher Sprache erklärt, um nachfolgend wichti-ges Schlüsselwissen erschließen zu können.

EPISCHE ESELSBRÜCKEN Unsere epischen Eselsbrücken sollen durch Merksprüche, Reime, Verbildlichungen und vielem mehr schwer einprägsame Fakten unterhaltsam darbieten, damit man sie sich einfacher mer-ken kann.

DEFINITIONEN Um einen Text über einen Sachverhalt ganzheitlich verstehen zu kön-nen, muss man wissen, was die Begriffe bedeuten, die dieser Text beinhaltet. Dieser Kasten liefert an geeigneten Stellen Defini-tionen zu Begriffen, die selten geläufig oder kompliziert sind.

Notizen

_44060_Tafrali.indb 12 30.01.2018 09:52:21

1.5 DAS MITOCHONDRIUM

60-TAGE-LERNPLAN Man könnte sich nun fragen:

Unterscheiden sich innere und äußere Membran in ihrer Zusammensetzung?

Ja! Die innere Membran enthält Cardiolipin, das sonst in den Zellen unseres Körpers nicht vorkommt. Dafür

fehlt ihr das Cholesterin, das sich wiederum in allen anderen Membranen fi ndet. Der unterschiedliche Auf-

bau erklärt auch, warum es für viele Stoff e nicht ganz einfach ist, die innere Membran zu passieren. Hierfür

sind oft spezielle Shuttles und Transporter notwendig, wohingegen die äußere Membran dank eingebauter

Porine vergleichsweise leicht passiert werden kann.

• Aber was ist mit der DNA der phagozytierten Bakterie passiert? Die gibt es immer noch! Die ist zu der am Anfang des Buchs erwähnten eigenen DNA der Mitochondrien geworden.

• Werden die Mitochondrien wie andere Organellen auch, vor der Zellteilung (Mitose) vermehrt? Die Mitochondrien können sich unabhängig vom Zellzyklus (azyklisch) vermehren.

• Gibt es noch andere Hinweise, dass Mitochondrien mal Prokaryonten waren? Wie wir schon wissen, besitzen Mitochondrien wie auch die Zelle, in der sie vorkommen, Ribosomen. Während unsere eu-karyontische Zelle in ihrem Zytoplasma sogenannte S-Ribosomen besitzen, gibt es im inneren der Mitochondrien S-Ribosomen. Wo fi ndet man ebenfalls S-Ribosomen? Richtig, in Bakterien!

MedAT-GEHEIMTIPP Eine gern gestellte Frage zur Zelle ist die nach den Organellen die eine Doppel-

membran aufweisen. Erinnert euch: Neben den Mitochondrien hat auch noch der Zellkern eine doppelte

Membran!

Außerdem gut zu wissen: Spermien enthalten zwar Mitochondrien, die bei der Befruchtung in der Regel jedoch nicht in die Eizelle gelangen (wenn doch, werden sie dort eliminiert). Folglich stammen alle Mito-chondrien eines Kindes ausschließlich von seiner Mutter (maternaler Erbgang). Dies wird besonders bei genetischen Defekten, die die mitochondriale DNA betreff en, wichtig.Die Hauptaufgabe des Mitochondriums ist es, durch eine Vielzahl von Stoff wechselwegen, darunter der Citratzyklus, die β-Oxidation der Fettsäuren und die Atmungskette, Energie in Form von ATP zur Ver-fügung zu stellen.Bis jetzt haben wir den Ursprung und die Synthese von Proteinen, die Modifi kationen von Stoff en nach der Translation und die Bereitstellung von Energie für all diese Prozesse behandelt. Doch was machen wir mit chemischen wie biologischen Molekülen, die entweder ihre Arbeit getan haben und nicht mehr benö-tigt werden oder von vornherein unnütz oder gar schädlich für die Zelle sind? Richtig: Diese Stoff e wer-den abgebaut.

Abb. 1.10 Struktur des Mitochondriums (und einige Stoffwechselprozesse, die aber vor allem in der Bioche-mie wichtig sind).

GEHEIMTIPP Mit diesem Kasten werden anhand von Erfahrungsberichten früherer Testteilnehmer gezielt Informationen zu Themenschwerpunkten der vergangenen Prüfungen aufgezeigt.

60-TAGE-LERNPLAN Die 60-Tage-Lernplan- Kästen arbeitet man durch, wenn man unseren 60-Tage-Lernplan anwendet. Hier findet man oftmals Detailwissen, um das Verständnis zu festigen.

Hier ist Platz für eigene Notizen.

Buchfeatures

Print und online – die ideale KombiKäufer der beiden Lernskripte haben einen Exklusiv-Zugang zur Online-Lernplattform lernskript.get-to-med.com

Lernplattform Hier wählt man zwischen dem 30- und 60-Tage-Lernplan aus

Übersicht über die ein-zelnen Unterthemen und ihre Gewichtung in der Prüfung

Innerhalb des Lernplans wählt man das Fach aus, in dem man sein Wissen vertiefen und testen will.

Nun kann man sich ent-weder für ein komplettes Themengebiet oder aber eine Testsimulation mit Fragen aus allen Themen- gebieten entscheiden.

Fragen? Hilfe gibt es auf der FAQ-Seite

▪ Weit über 2000 Fragen zum BMS-Teil wie im MedAT zu jedem Stichwort des Themenkatalogs ▪ Unendlich viele Aufgaben zum KFF-Teil und rund 100 Aufgaben zum TV-Teil ▪ Komplette Prüfungssimulation ▪ Lernpläne für 30 oder 60 Tage ▪ Aktuelle Übersichten zu Prüfungsschwerpunkten ▪ Statistische Auswertungen, die zeigen, wo der angehende Studierende Stärken hat und wo noch Schwächen liegen

In jedem Themengebiet kann man zwischen Lern- und Prüfungsmodus wählen. Der Lernmodus eignet sich für eine erste Wissensüberprüfung – man erfährt die richtige Antwortunmittelbar.

Wählt man den Prüfungsmodus, erfährt man erst am Ende, ob die Antworten richtig oder falsch waren.

Jeder Test kann beliebig oft wiederholt werden.

Wissen unter Zeitdruck prüfen, indem man sich einen Timer setzt.

Der Tipp zeigt, wieviel Zeit man in einer Prüfung für diese Fragen hätte.

Jederzeit wissen, wo man steht! Die Statistiken zeigen nicht nur den eigenen Fort- schritt, sondern auch wie andere Studenten im gleichen Modul abschneiden.

Hinweise zur Lektüre

KapitelstrukturEin Merkmal dieses Buches, auf das wir besonders stolz sind, ist die Struktur der Kapitel. Die Kapitel jedes Untertests sind dreigeteilt: sie be-ginnen mit einem allgemeinen Teil, in dem viele grundlegende Informa-tionen zu dem Untertest angeführt werden, gehen weiter mit den Lehr-kapiteln und schließen mit den Übungsaufgaben ab.Die Lehrkapitel haben wir besonders strukturiert: Sie orientieren sich nämlich an einem klassischen Arztbrief. Man beginnt mit dem Status

praesens, bei dem ihr euren derzeitigen Kenntnisstand abcheckt. Da-nach erhebt ihr eure ganz eigene Anamnese, indem ihr anhand des Sta-tus praesens eure Stärken und Schwächen feststellt. Als nächstes wird eine umfassende Diagnostik des Untertests durchgeführt, in der wir alle Einzelheiten, Eigenheiten und versteckte Fallen des jeweiligen Unter-tests beleuchten. Danach werden wir euch anhand des Th erapie-Kapitels zeigen, wie wir die Aufgaben des jeweiligen Untertests mit Lösungsstra-tegien, Tipps und Lerntechniken lösen können. Das weitere Prozedere, also wie ihr am besten nach Durcharbeiten dieses und jenes Kapitels weitermacht, erfahrt ihr jedes Mal bei den Empfehlungs-Abschnitten.Um das Ganze abzurunden haben wir am Ende des Buches noch drei Testsimulationen zu den Testteilen KFF, SEK und TV angeschlossen, damit ihr das gelernte noch einmal abschließend überprüfen könnt.Warum überhaupt einen Lernplan haben?Für jede gute Prüfungsvorbereitung ist es essenziell, seine Lernzeit intel-ligent zu strukturieren. Wer sich nicht vermerkt, was er schon gelernt hat, wo er noch Defi zite hat und was er schon im Vorhinein konnte, ver-liert schnell mal die Übersicht über den Lernstoff – besonders bei sehr lernintensiven Angelegenheiten. Und wer seine Zeit nicht richtig ein-teilt, verpasst die Gelegenheit auf eine effi ziente Vorbereitung und fühlt sich am Testtag nicht so selbstsicher wie jemand, der seine Lernziele er-füllt hat. Wir haben euch den größten Teil der Arbeit abgenommen und einen Lernplan erstellt, den ihr anwenden könnt: den -Tage-Lernplan.Anpassen des Lernplans an sich selbstZu diesem Th ema zwei Punkte, die durch wissenschaft liche Studien be-legte Erfolgsfaktoren von Elitestudenten sind. Zum Einen müsst ihr bei

der Anpassung eines Lernplans an euren Alltag zuallererst die wichtigste Sache planen: eure Freizeit. Der Hauptgrund, warum Schüler und Stu-denten ihren Zeitplan verwerfen, ist nämlich der, dass sie sich einfach mit Arbeit überladen und nach maximal drei bis vier Tagen einfach kei-ne Lust mehr aufs Lernen haben. Top-Studenten planen deshalb immer erst ihre Freizeit, haben Spaß und bauen Stress ab, bevor sie sich wieder an die Arbeit machen. Zum anderen ist der wichtigste Geheimtipp er-folgreicher Studenten der, dass sie sehr, sehr viele Prüfungssimulatio-nen durchführen. Ist ja auch logisch, je öft er er man die Prüfungssitua-tion schon erlebt hat, desto einfacher fällt einem der echte Prüfungstag.Ein weiterer Tipp, den wir uns überlegt haben, ist der: Wenn ihr mehre-re unterschiedliche Untertests hintereinander lernt, organisiert den zeit-lichen Ablauf so, dass er an den Ablauf des MedATs angepasst ist. Wenn ihr zum Beispiel ein Testset Gedächtnis und Merkfähigkeit absolviert, bearbeitet zwischen Lern- und Reproduktionphase immer erst je ein Testset Zahlenfolgen und Wortfl üssigkeit – damit gewöhnt ihr euch von vornherein schon kontinuierlich an den Ablauf des Testes und die Prü-fungssituation.Lernplattform für ÜbungsaufgabenUm euch die Suche nach Übungsmaterial zu ersparen, haben wir ganz speziell für dieses Buch eine Lernplattform auf dem Link http://lern-skript.get-to-med.com/ erstellt. Nach der Bezahlung loggt ihr euch erst-malig mit eurer E-Mail und eurem Zugangscode ein, erstellt ein Pass-wort und könnt sofort anfangen, eure Übungsaufgaben bzw. -tests nach jedem Kapitel durchzuklicken.Kann ich mit dem Lernskript alle Punkte im Test erreichen?Das kann euch kein noch so gutes Lernskript wirklich versprechen (au-ßer vielleicht beim Untertest Implikationen erkennen, da sollte es relativ einfach sein, wenn ihr gut lernt, alle Punkte abzusahnen). Jedoch könnt ihr mit einer effi zienten und hochkarätigen Vorbereitung auf diese wichtigen Testteile sehr gute Punktwerte erzielen. Damit das gelingt, versucht bitte unbedingt den Stoff im Lernskript gut zu verstehen und trainiert mit der Lernplattform exzessiv unsere Übungsaufgaben und -tests. Dann dürft e nichts schiefgehen.

Benutzerhinweise

Weil wir euch den Fokus auf besonders wichtige Th emen aufzeigen, komplizierte Th emen verständlich erklären und darüber hinaus beim Lernen auch unterhalten möchten, haben wir über das gesamte Lern-skript verteilt verschiedene Lernkästen eingesetzt.

VERSTÄNDNIS+ Hier werden komplizierte Themen anhand grundle-

gender Prinzipien der Naturwissenschaften und mittels einfacher Spra-

che erklärt, um nachfolgend wichtiges Schlüsselwissen erschließen zu

können.

DEFINITION Um einen Text über einen Sachverhalt ganzheitlich ver-

stehen zu können, muss man wissen, was die Begriff e bedeuten, die die-

ser Text beinhaltet. Dieser Kasten liefert euch an geeigneten Stellen Defi -

nitionen zu Begriff en, die selten geläufi g oder kompliziert sind.

MedAT-GEHEIMTIPP Mit diesem Kasten werden euch anhand von Er-

fahrungsberichten früherer Testteilnehmer gezielt Informationen zu The-

menschwerpunkten der vergangenen BMS-Prüfungen aufgezeigt.

60-TAGE-LERNPLAN Die 60-Tage-Lernplan-Kästen arbeitet ihr durch,

wenn ihr unseren 60-Tage-Lernplan anwendet. Hier fi ndet ihr oftmals De-

tailwissen, das über den BMS hinausgeht und den Sinn hat, euer Ver-

ständnis zu festigen.

EPISCHE ESELSBRÜCKE Unsere epischen Eselsbrücken sollen euch

durch Merksprüche, Reime, Verbildlichungen und vielem mehr schwer

einprägsame Fakten unterhaltsam darbieten, damit ihr sie euch einfa-

cher merken könnt.

Mit diesem Kasten werden wichtige Formeln, Sätze, Axiome o. Ä. hervor-

gehoben.

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Inhaltsverzeichnis

I Biologie

1 Zellbiologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Der Zellkern (Nucleus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Das endoplasmatische Retikulum und die Ribosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 Der Golgi-Apparat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5 Das Mitochondrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.6 Lysosomen, Proteasomen und Peroxisomen . . 12

1.7 Das Zytoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.8 Die Zellmembran und der Stofftransport . . . . . 14

1.9 Das Zytoskelett. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.10 Kinozilien, Geißeln, Mikrovilli. . . . . . . . . . . . . . 22

1.11 Die Zellkontakte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.12 Die Zentriolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 Embryologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2 Blastogenese (Befruchtung bis Einnistung). . . 27

2.3 Entwicklung der Keimblätter . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.4 Embryonal- und Fetalentwicklung in ihren Grundzügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.5 Nachgeburt (Plazenta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.6 Gravidität (Schwangerschaft) . . . . . . . . . . . . . . 44

3 Mikroskopische Anatomie. . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.2 Grundlegender Aufbau des Körpers: Gewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4 Makroskopische Anatomie . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2 Gastrointestinaltrakt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.3 Herz- und Kreislaufsystem, Blut und Lymphe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

4.4 Atmungsorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

4.5 Nerven, Gehirn, Rückenmark und Vegetativum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

4.6 Sinnesorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

4.7 Hormone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

4.8 Immunsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

4.9 Niere und ableitende Harnwege . . . . . . . . . . . . 148

4.10 Blutdruck und Elektrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

4.11 Die Geschlechtssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

5 Vererbungslehre (Genetik) . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.2 Die Mendel’schen Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.3 Erbgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

5.4 Chromosomentheorie der Vererbung . . . . . . . 180

5.5 Extrachromosomale Vererbung. . . . . . . . . . . . . 185

5.6 Das Leben und die Teilung der Zelle. . . . . . . . . 185

5.7 Aufbau des eukaryontischen Genoms . . . . . . . 193

5.8 Veränderungen des Erbguts: Mutationen . . . . 193

6 Molekulargenetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

6.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

6.2 Desoxyribonukleinsäure (DNA) . . . . . . . . . . . . . 197

6.3 Wie wird aus der DNA ein Protein . . . . . . . . . . . 204

7 Die Entstehungs geschichte des Lebens. . . . . . 211

7.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

7.2 Beginn des Lebens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

7.3 Grundeigenschaften des Lebens . . . . . . . . . . . 214

7.4 Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

8 Ökologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.2 Organismen, Umwelt und ihre Wechselwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.3 Abiotische und biotische Faktoren . . . . . . . . . . 222

8.4 Die Population und ihr Lebensraum . . . . . . . . . 222

8.5 Ökologische Nischen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

8.6 Was ist das biologische Gleichgewicht? . . . . . 222

8.7 Die Ökosysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

8.8 Die Nahrungskette und der Energiefluss . . . . . 223

9 Immunbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.2 Antigene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.3 Antikörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.4 A, B oder 0: Die Blutgruppen . . . . . . . . . . . . . . . 228

II Chemie

10 Bau des Atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

10.1 Elementare Teilchen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

10.2 Atomkern und Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 233

10.3 Die Elektronenhülle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

11 Quantenmechanik – ganz leicht natürlich . . . . 237

11.1 Heisenberg’sche Unschärferelation . . . . . . . . . 237

11.2 Licht und elektromagnetische Strahlung . . . . . 237

11.3 Der Teilchen-Welle-Dualismus . . . . . . . . . . . . . 239

12 Die Gasgesetze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

12.1 Das Mol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

12.2 Allgemeines zu Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

12.3 Ideale Gase und Gasgleichung . . . . . . . . . . . . . 242

12.4 Gay-Lussac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

12.5 Boyle-Mariotte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

12.6 Absolute Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

13 Zustandsformen der Materie . . . . . . . . . . . . . . . 245

13.1 Phasen der Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

13.2 Phasenübergänge der Materie . . . . . . . . . . . . . 245

13.3 Folgen für die Chemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

14 Das Periodensystem der Elemente . . . . . . . . . . 249

14.1 Ordnungsprinzip und Gruppen . . . . . . . . . . . . . 249

14.2 Perioden und Schalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

14.3 Isotope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

14.4 Weitere Themen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

15 Bindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

15.1 Ionische Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

15.2 Metallische Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

15.3 Kovalente Bindung (Atombindung). . . . . . . . . . 258

_44061_Tafrali.indb IX_44061_Tafrali.indb IX 19.09.2019 10:10:3219.09.2019 10:10:32

X

INHALTSVERZEICHNIS

16 Grundlagen chemischer Reaktionen. . . . . . . . . 259

16.1 Symbole in der Chemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

16.2 Chemische Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

17 Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

17.1 Reaktionsgleichungen und Stöchiometrie. . . . 265

18 Gleichgewicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

18.1 Geschwindigkeit von Reaktionen . . . . . . . . . . . 267

18.2 Enthalpie, Entropie und Gibbs freie Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

18.3 Aktivierungsenergie GA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

18.4 Das Massenwirkungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . 270

18.5 Was sind Katalysatoren? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

19 Besondere Elemente und Moleküle . . . . . . . . . 273

19.1 Elemente des menschlichen Körpers . . . . . . . . 273

19.2 Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser . . . . . . . . 274

19.3 Kohlenstoff und Kohlensäure . . . . . . . . . . . . . . 277

19.4 Oxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

19.5 Stickstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

19.6 Halogene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

20 Säuren und Basen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

20.1 Die Autoprotolyse des Wassers und der pH-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

20.2 Säuren und Basen nach Brønsted . . . . . . . . . . 282

20.3 pH-Wert-Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

20.4 pKs und pKb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

20.5 Neutralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

20.6 Die drei Mineralsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

20.7 Was sind eigentlich Salze? . . . . . . . . . . . . . . . . 288

21 Reduktions-Oxidations-Reaktionen . . . . . . . . . 289

21.1 Oxidation und Reduktion. . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

21.2 Die Oxidationszahlen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

21.3 Redox-Potential anhand der elektrochemischen Spannungsreihe . . . . . . . . 290

21.4 Das galvanische Element: Eine elektrochemische Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

22 Organik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

22.1 Was sind organische Verbindungen? . . . . . . . . 293

22.2 Alkane, Alkene, Alkine – Kohlenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

22.3 Die funktionellen Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . . 296

23 Substanzen der Natur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

23.1 Kohlenhydrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

23.2 Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

23.3 Fette (Lipide) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

23.4 Nukleinsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

23.5 Vitamine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

III Physik

24 Physikalische Größen, Einheiten und

Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

24.1 Grundgrößen und abgeleitete Größen in der Physik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

24.2 Internationales Einheitensystem . . . . . . . . . . . 320

24.3 Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

25 Klassische Mechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

25.1 Basisgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

25.2 Newton’sche Axiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

25.3 Erhaltungen in der Physik . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

25.4 Translationsbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

25.5 Rotationsbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

25.6 Energie, Arbeit, Leistung und Impuls . . . . . . . . 330

25.7 Gravitationskraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

25.8 Die Reibung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

25.9 Ausflug zur Hydrodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . 334

26 Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

26.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

26.2 Pendel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

26.3 Gedämpfte Schwingung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

26.4 Erzwungene Schwingungen (Resonanz). . . . . . 341

27 Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

27.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

27.2 Huygen’sches Prinzip (Elementarwelle) . . . . . 344

27.3 Harmonische Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

27.4 Überlagerung von Wellen (Interferenz) . . . . . . 345

27.5 Stehende (stationäre) Welle . . . . . . . . . . . . . . . 346

27.6 Polarisation von Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

28 Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

28.1 Temperatur, Wärme und Arbeit . . . . . . . . . . . . 349

28.2 Innere Energie und Hauptsätze der Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

28.3 Zustandsformen der Materie . . . . . . . . . . . . . . 352

28.4 Diffusion, Osmose und osmotischer Druck . . . 352

28.5 Gasgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

28.6 Anomalie des Wassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

29 Elektrizität und Magnetismus . . . . . . . . . . . . . 355

29.1 Elektrische Ladungen, Felder und Spannung – Elektrostatik . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

29.2 Gleichstrom – Elektrodynamik . . . . . . . . . . . . . 356

29.3 Wechselstrom – Elektrodynamik . . . . . . . . . . . 363

29.4 Wellenstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

30 Optik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

30.1 Licht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

30.2 Welle-Teilchen-Dualismus . . . . . . . . . . . . . . . . 368

30.3 Absorption und Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

30.4 Strahlenoptik (Geometrische Optik) . . . . . . . . 370

30.5 Physikalische Optik (Wellenoptik) . . . . . . . . . . 374

30.6 Optische Instrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

31 Quantenmechanik und Atomphysik . . . . . . . . . 379

31.1 Aufbau des Atoms und der Materie. . . . . . . . . . 379

31.2 Formen von Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

31.3 Fundamentale Wechselwirkungen . . . . . . . . . . 386

31.4 Kern des Atoms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

31.5 Kernspaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

31.6 Kernfusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

32 Orbitaltheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

32.1 Orbitalmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

33 Radioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

33.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

33.2 Aktivität und Halbwertszeit . . . . . . . . . . . . . . . 393

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XI

INHALTSVERZEICHNIS

33.3 Ionisierende Strahlung und ihre Absorption . . 393

33.4 Strahlende Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

33.5 Kosmische Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

IV Mathe

34 Zehnerpotenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

34.1 Vorbemerkung zur Mathematik. . . . . . . . . . . . . 401

34.2 Präfixe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

34.3 Rechenbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

35 Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

35.1 Einführung in die Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

35.2 Gleichungen und Ungleichungen . . . . . . . . . . . 404

35.3 Dreisatz (Schlussrechnung) . . . . . . . . . . . . . . . 405

35.4 Prozente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406

35.5 Brüche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

36 Geometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

36.1 Was ist Geometrie? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

36.2 Allgemeine Begrifflichkeiten. . . . . . . . . . . . . . . 411

36.3 Figuren (2D). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

36.4 Körper (3D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

37 Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

37.1 Die Dimensionen von Raum und Zeit . . . . . . . . 419

37.2 Umrechnungen der Einheiten . . . . . . . . . . . . . . 420

38 Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

38.1 Funktionen allgemein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

38.2 Lineare Funktionen (Geradenfunktionen). . . . . 424

38.3 Quadratische Funktionen (Potenzfunktionen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

38.4 Infinitesimalrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

38.5 Trigonometrische Funktionen (Winkelfunktionen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

38.6 Exponentialfunktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

38.7 Logarithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

39 Vektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

39.1 Allgemeines (Beträge und Winkel) . . . . . . . . . . 440

39.2 Einheits- und Normalvektor. . . . . . . . . . . . . . . . 443

39.3 Addition und Subtraktion von Vektoren . . . . . . 444

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BiologieI„Science is the poetry of reality.“

Richard Dawkins

1 Zellbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Der Zellkern (Nucleus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Das endoplasmatische Retikulum und die

Ribosomen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 Der Golgi-Apparat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5 Das Mitochondrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.6 Lysosomen, Proteasomen und Peroxisomen . . . . 12

1.7 Das Zytoplasma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.8 Die Zellmembran und der Stoff transport. . . . . . . . 14

1.9 Das Zytoskelett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.10 Kinozilien, Geißeln, Mikrovilli . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.11 Die Zellkontakte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.12 Die Zentriolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 Embryologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2 Blastogenese (Befruchtung bis Einnistung) . . . . . 27

2.3 Entwicklung der Keimblätter . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.4 Embryonal- und Fetalentwicklung in ihren

Grundzügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.5 Nachgeburt (Plazenta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.6 Gravidität (Schwangerschaft). . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3 Mikroskopische Anatomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.2 Grundlegender Aufbau des Körpers: Gewebe . . . . 47

4 Makroskopische Anatomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2 Gastrointestinaltrakt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.3 Herz- und Kreislaufsystem, Blut und Lymphe . . . . 75

4.4 Atmungsorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

4.5 Nerven, Gehirn, Rückenmark und Vegetativum . . 101

4.6 Sinnesorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

4.7 Hormone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

4.8 Immunsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

4.9 Niere und ableitende Harnwege. . . . . . . . . . . . . . . 148

4.10 Blutdruck und Elektrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

4.11 Die Geschlechtssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

5 Vererbungslehre (Genetik). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.2 Die Mendel’schen Regeln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.3 Erbgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

5.4 Chromosomentheorie der Vererbung . . . . . . . . . . 180

5.5 Extrachromosomale Vererbung . . . . . . . . . . . . . . . 185

5.6 Das Leben und die Teilung der Zelle . . . . . . . . . . . 185

5.7 Aufbau des eukaryontischen Genoms. . . . . . . . . . 193

5.8 Veränderungen des Erbguts: Mutationen . . . . . . . 193

6 Molekulargenetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

6.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

6.2 Desoxyribonukleinsäure (DNA) . . . . . . . . . . . . . . . 197

6.3 Wie wird aus der DNA ein Protein. . . . . . . . . . . . . . 204

7 Die Entstehungs geschichte des Lebens . . . . . . . . 211

7.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

7.2 Beginn des Lebens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

7.3 Grundeigenschaften des Lebens . . . . . . . . . . . . . 214

7.4 Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

8 Ökologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.2 Organismen, Umwelt und ihre

Wechselwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.3 Abiotische und biotische Faktoren . . . . . . . . . . . . 222

8.4 Die Population und ihr Lebensraum . . . . . . . . . . . 222

8.5 Ökologische Nischen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

8.6 Was ist das biologische Gleichgewicht? . . . . . . . . 222

8.7 Die Ökosysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

8.8 Die Nahrungskette und der Energiefl uss. . . . . . . . 223

9 Immunbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.2 Antigene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.3 Antikörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9.4 A, B oder 0: Die Blutgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

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Biologie-Fokus-Themen

• Bei der Biologie sind die drei wichtigsten Themen Anatomie, Physiologie und Histologie (› Kap. 3 und › Kap. 4), auf die ihr euren Fokus legen solltet.• Embryologie (› Kap. 2) und Genetik (› Kap. 5) sind auch nicht zu vernachlässigen – genauso die Zellbiologie (› Kap. 1).• Bei der Ökologie (› Kap. 8) sollte es genügen, sich die MedAT-Geheimtipps genau anzuschauen und den Stoff einmal durchzulesen.

Stichwortliste Biologie; gestaffelt nach den häufigsten Prüfungsthemen

Stichpunkt Prozentsatz

Der menschliche Körper 47,6 %

Genetik 12,6 %

Grundlagen der Frühentwicklung des Menschen 12,1 %

Die menschliche Zelle 10,7 %

Molekulare Genetik 7,3 %

Evolution 4,9 %

Immunbiologie 3,4 %

Ökologie 1,5 %

Biologie-Lernplan

• Nach dem Abschluss eines jeden Kapitels geht bitte auf https://lernskript.get-to-med.com/ und bearbeitet die jeweils dazugehörigen Übungsaufgaben.

Die Lernplattform ist zwar selbsterklärend, aber schaut sie am besten vorher einfach an.• Am Ende jedes Faches gibt es noch zwei Übungstests über das gesamte Fach.• Vergesst nicht abzuhaken, was ihr bisher schon durchgearbeitet habt.

Lernplan Biologie

Kapitel Anzahl an Tagen Erledigt? Eigene Anmerkungen

30-Tage-

Lernplan

60-Tage-

Lernplan

Zellbiologie (› Kap. 1) 2 4

Embryologie (› Kap. 2) 1 3

Mikroskopische Anatomie (› Kap. 3) 1 2

Makroskopische Anatomie (› Kap. 4) 3 6

Vererbungslehre (› Kap. 5) 2 4

Molekulargenetik (› Kap. 6) 1 3

Entstehung des Lebens (› Kap. 7)

Ökologie (› Kap. 8)

Immunbiologie (› Kap. 9)2 3

Biologie-Übungstests auf der Lernplattform

https://lernskript.get-to-med.com/

Insgesamt 12 (von 30) 25 (von 60)


KAPITEL

3

Notizen

ZellbiologieDeniz Tafrali, Paul Windisch1

1.1 Einführung

DEFINITION Die „Zelle“ ist eine kleine, dreidimensionale Struktur, die auch Grundbaustein der Lebewe-

sen genannt wird. Sie ist lebendig und mit einer wässrigen Flüssigkeit voll (bio-)chemischer Stoff e befüllt,

die von einer dynamisch-beweglichen Hülle umgeben wird.

Die kleinste Einheit des Lebens.So werden Zellen heutzutage von verschiedenen Lehrbüchern beschrieben. Und das nicht zu Unrecht: Alle uns bekannten Lebensformen bestehen im Grunde aus ihnen. Begonnen von den kleinsten einzelli-gen Blaualgen, bis hin zu vielzelligen Tieren wie dem Blauwal. Man darf sich von dem Begriff „Einheit“ jedoch nicht irritieren lassen: Zellen sind nämlich besonders in ihrer Form und Funktion alles andere als einheitlich (› Abb. .). Die Körperzellen von hochentwickelten Organismen wie dem Menschen sind sogar, bis auf wenige Ausnahmen, höchst spezialisiert.

Und doch haben alle Zellen bestimmte, elementare Grundbausteine, die (fast) allen gleich sind: die Zell-organellen. Um das Th ema Zelle ganzheitlich zu verstehen, werden wir uns zunächst allgemein mit dem Aufb au und der Funktion der Zelle befassen, um danach die Zellorganellen in den nachfolgenden Kapi-teln genauer zu untersuchen.Zunächst einmal jedoch eine (sehr) grobe Unterteilung der Zellen in zwei Sparten: Es gibt die Prokaryo-ten (auch Prokaryozyten oder Prozyten) und die Eukaryoten (auch Eukaryozyten oder Euzyten) (› Abb. .).

60-TAGE-LERNPLAN Prokaryonten besitzen keinen Zellkern und sind im Allgemeinen simpler aufgebaut

als Eukaryonten. Die wichtigsten Vertreter der Prokaryonten sind die Bakterien.

Eukaryonten besitzen einen Zellkern. Zu den Eukaryonten zählen unter anderem die mehrzelligen Organis-

men (wie Tiere und Pfl anzen) sowie die Pilze.

Eizelle (starkverkleinert)

Epithelzelle

Flimmer-epithelzelle

Drüsenzelle

Sinneszelle

Nervenzelle

Bindegewebs-zelle

Knorpelzellen

Knochenzelle

glatteMuskelzelle

Blutzellen

Samen-zelle

Abb. 1.1 Beispiele für die Differenzierung menschlicher Zellen. [L190]


1 ZELLBIOLOGIE

4

Notizen

MedAT-GEHEIMTIPP Da seit dem MedAT 2015 das Thema Prokaryoten aus der Stichwortliste gestrichen

und in den Jahren 2016 und 2017 auch keine einzige Frage mehr zu diesem Thema im BMS gestellt wurde,

konzentrieren wir uns in diesem Arbeitsbuch lediglich auf die eukaryotische Zelle.

Was macht nun eine eukaryotische Zelle aus? (› Abb. .)Sie stellt einen durch eine Zellmembran begrenzten dreidimensionalen Raum dar, in welchem Stoff -wechsel betrieben wird. Dieser Raum ist nicht etwa leer, sondern mit einer wässrigen Lösung befüllt, die man Zytosol nennt. Das mag zwar so klingen, als wären Zellen mikroskopisch kleine Wasserballons, je-doch ist dem nicht so. Ihre Struktur und Stabilität bekommen sie von einem Stützgerüst namens Zyto-skelett, welches aus mehreren dichten Proteinnetzen mit verschiedenen Grundbausteinen besteht, die teilweise fest, teilweise locker mit den Zellorganellen und der Zellmembran verwachsen sind. Ausläufer des Zytoskeletts, die über die Zellmembran Kinozilien, Geißeln oder Mikrovilli bilden, vergrößern ei-nerseits die Zelloberfl äche, andererseits befähigen sie die Zelle dazu, verschiedenste Bewegungen durch-führen zu können. Eukaryotische Zellen besitzen außerdem einen Zellkern, welcher den Großteil der

Bakterienzelle

Euzyte

Abb. 1.2 Bakterienzelle und eukaryontische Zelle im Vergleich. [G157]

Abb. 1.3 Die Eukaryontenzelle (in zweidimensionaler Darstellung). [L253]


1.2 DER ZELLKERN (NUCLEUS)

5

Notizen

Erbinformation des Organismus, auch DNA genannt, beinhaltet. Der Rest der DNA ist in den sogenann-ten Mitochondrien zu fi nden, welche als „Kraft werke der Zelle“ die notwendige Energie für den Stoff -wechsel liefern. Eng gekoppelt mit der Produktion von Stoff en und dem Organisieren der produzierten Stoff e sind das endoplasmatische Retikulum (ER) und der Golgi-Apparat. Da die produzierten Stoff e aber auch irgendwann abgebaut werden müssen, verfügt die Zelle über eine „Müllabfuhr“: den Lysoso-men, Proteasomen und Peroxisomen. Man kann also sagen, dass die Zelle die Summe ihrer Bestandteile ist. Die allgemeinen Funktionen der Zellen ergeben sich aus dem Zusammenspiel der spezifi schen Funktionen der einzelnen Zellorganellen. Die nennenswertesten dieser allgemeinen Funktionen, die die Zelle gleichzeitig auch „lebendig“ machen (› Abb. .), nennen wir die Grundeigenschaft en des Lebens (› Kap. .).Die wichtigste Fähigkeit der Zelle ist es, sich im Rahmen des Zellzyklus durch die Zellteilung zu reprodu-zieren. Des Weiteren ist sie fähig, Stoff wechsel zu betreiben und dadurch Energie und Proteine nicht nur für sich selbst, sondern auch für andere Zellen bereitzustellen. Eine weitere elementare Fähigkeit von Zellen ist es, Reize wahrnehmen zu können und diese gegebenenfalls auch weiterzuverarbeiten. Das au-genscheinlichste Charakteristikum ist es, sich bewegen zu können. Außerdem sind Zellen strukturiert, können sich entwickeln und wachsen und ebenso durch Zellnekrose und Apoptose (› Kap. .., › Kap. .) untergehen.

DEFINITION Der Begriff Stoff wechsel (oder auch Metabolismus) beschreibt die Gesamtheit der chemischen

Vorgänge in der Zelle. Der Zweck des Stoff wechsels ist der Aufbau und die Erhaltung der Zellsubstanz sowie

die Bereitstellung von Energie für energieverbrauchende Prozesse wie z. B. die Kontraktion von Muskelzellen.

Zu berücksichtigen ist aber, dass nicht jede Zelle über oben beschriebene Eigenschaft en verfügt. Es ist al-les eine Frage der Spezialisierung und der daraus resultierenden Konstellation der Zellorganellen. Eine stabile Knochenzelle muss sich zum Beispiel nicht bewegen, wohingegen Fresszellen des Immunsystems das sehr wohl müssen.

VERSTÄNDNIS+ Um sich unbekannte Begriff e herzuleiten, ist es hilfreich, sich ein paar Wortbestandteile

einzuprägen, die einem immer wieder begegnen werden:

„Pro“ bedeutet so viel wie „vor“. Alles mit „kary“ hat etwas mit dem Zellkern zu tun und „zyto“ sagt uns,

dass es um Zellen geht. „Prokaryozyten“ sind folglich Zellen, die „vor einem Kern“ sind, sprich keinen Kern

besitzen. Prokaryonten sind passenderweise in der Evolution auch vor den Eukaryonten entstanden.

1.2 Der Zellkern (Nucleus)

Wir beginnen mit dem wichtigsten Organell der Zelle: dem Zellkern.

DEFINITIONEN DNA steht für deoxyribonucleic acid. DNS ist Deutsch für Desoxyribonukleinsäure.

Proteine (Eiweiße) sind aus unterschiedlichen Aminosäuren bestehende biologische Makromoleküle, deren

Zusammensetzung von den Genen der DNA bestimmt wird.

Mehr dazu im › Kap. 6.2.

Jeder Zellkern, oder auch Nucleus, beinhaltet ein Biomolekül von immenser Bedeutung: die DNA. In je-dem DNA-Molekül ist die gesamte Erbinformation des kompletten Organismus verpackt. Deshalb ist es nicht verwunderlich, dass eine derart wichtige Struktur einen besonderen Schutz durch den Zellkern ge-nießt und nicht wie bei Prokaryoten frei im Zytoplasma herumschwimmt. Der Nucleus selbst besteht aus einer Doppelmembran (also zwei Phospholipiddoppelschichten), die das sogenannte Karyoplasma

Wachstum / Entwicklung

Erregbarkeit / Kommunikation

StoffwechselAufbau aus Zellen

Vermehrung

Merkmale vonLebewesen

Motilität

Abb. 1.4 Die Kennzeichen des Lebens. [L190]


KAPITEL

233

Notizen

Bau des AtomsDeniz Tafrali, Paul Windisch10

10.1 Elementare Teilchen

Um die Chemie zu verstehen, beginnt man zunächst einmal mit der Physik.

DEFINITIONEN Die Materie ist die Gesamtheit aller beobachtbaren Dinge im Universum, die eine Masse

besitzen.

Das Atom wiederum ist der Grundbaustein der Materie.

Die Elementarteilchen „im Sinne des MedAT“ sind das Proton, Neutron und Elektron. Diese setzen sich zum Atom zusammen, welches analog zur Zelle und den Lebewesen die kleinste Einheit der Materie darstellt.

60-TAGE-LERNPLAN Um den Physik-Fans unter euch den Dienst zu erweisen, erläutern wir an dieser

Stelle kurz die wahren Vertreter der Elementarteilchen, welche die kleinsten Einheiten der Materie nach

heutigem Stand der Forschung sind:

Das Universum besteht sowohl aus Materie als auch aus Antimaterie, die jedoch nur für Astro- und Quan-

tenphysiker eine Rolle spielt. Die elementarsten Teile der Materie, die wir bis heute kennen, sind die

Quarks, Leptonen, Eichbosonen und das Higgs-Boson. Quarks und Leptonen fasst man auch als die drei

Generationen der Fermionen zusammen. Aus den Quarks bestehen die „MedAT-Elementarteilchen“ Proton

und Neutron. Das Photon ist ein Eichboson, wohingegen das Elektron ein Lepton ist. (› Tab. 10.1)

Das Higgs-Boson ist sehr speziell: Erst durch die Wechselwirkung mit dem sogenannten Higgs-Feld bekom-

men alle anderen Elementarteilchen überhaupt eine Masse. Dieses Elementarteilchen wird populärwissen-

schaftlich auch „Gottesteilchen“ genannt.

Diese Ausführungen sind natürlich unter keinen Umständen Stoff des Chemie-Teils des MedAT!

10.2 Atomkern und Allgemeines

10.2.1 Grundlagen zum AtomUm eure Fantasie nicht zu sehr zu beanspruchen, stellt ihr euch das Atom zunächst am besten als Kugel vor. Allerdings ist diese nicht gleichmäßig von Masse erfüllt, sondern hat einen Kern und eine Hülle. Im Kern sitzen Protonen und Neutronen. Sie werden deshalb auch Nukleonen, also Kernteilchen, genannt. Da die Masse eines Protons bzw. eines Neutrons wesentlich größer ist als die eines Elektrons, ergibt sich daraus, dass sich fast die gesamte Masse eines Atoms in seinem Kern konzentriert. Da die Protonen positiv geladen und die Neutronen elektrisch neutral sind, ist der Kern insgesamt positiv geladen.In der Hülle befi nden sich die Elektronen. Die Elektronenhülle ist im Vergleich zum Kern riesig, während die Elektronen nur verschwindend klein/von geringer Masse sind. Daher ist die Hülle „fast leer“. Sie ist

Tab. 10.1 Elementarteilchentabelle.

Fermionenart Fermionen mit Generationen Eichbosonen* Higgs-Boson*

I II III

Quarks up (u) charm (c) top (t) Photon Higgs-Boson

down (d) strange (s) bottom (b) Gluon

Leptonen Elektron-Neutrino Myon-Neutrino Tauon-Neutrino Z Boson

Elektron Myon Tauon W Boson

* Eichbosonen sind hier weder Quarks noch Leptonen, genauso wie das Higgs-Boson kein Quark ist

Abb. 10.1 Vereinfachtes Atom. [L253]


10 BAU DES ATOMS

234

Notizen

wegen der Elektronen negativ geladen, was erklärt, warum Hülle und Kern sich nicht (freiwillig) vonein-ander trennen (› Abb. .). Bei einem Atom entspricht die Zahl der Elektronen normalerweise der der Protonen. Das Atom ins-gesamt ist also elektrisch neutral. Hat das Atom aber aus irgendwelchen Gründen ein Elektron weniger, gibt es eine positive Ladung mehr als negative, sodass nun eine Nettoladung von + vorliegt. Man spricht in diesem Fall von einem geladenen Teilchen, einem Ion.

DEFINITION Als Ion bezeichnet man ein aufgrund einer überschüssigen oder fehlenden Ladung elekt-

risch geladenes Teilchen.

Man kann also für ein Atom die Zahl der Protonen im Kern angeben. Diese entspricht auch der Ladung des Kerns (ein Proton hat die Ladung +) und auch der sogenannten Ordnungszahl. Die Anzahl der Protonen bestimmt nämlich, um was für eine Art Atom (Element) es sich handelt. So haben z. B. Sauer-stoff atome immer Protonen im Kern. Dabei ist es egal, ob sie Elektronen dazubekommen oder etwa Neutronen abgeben, wichtig sind nur die Protonen. Da man nach diesem Kriterium die Atome im Perio-densystem der Elemente anordnet, ist die Bezeichnung Ordnungszahl nahe liegend, aber dazu später mehr.Die Massenzahl eines Atoms berechnet sich aus der Anzahl von Neutronen und Protonen (die Elektro-nen werden, da sie so leicht sind, ignoriert). In der geläufi gsten Darstellungsform fi ndet ihr immer Ord-nungs- und Massenzahl an einem Elementsymbol (› Abb. .).

VERSTÄNDNIS+ Wenn man sich unsicher ist, welche der Zahlen die Massenzahl (MZ) und welche die

Ordnungszahl ist (die MZ steht in der Regel oben), dann muss man nur bedenken, dass die Massenzahl nie

kleiner als die Kernladungszahl sein kann, da für die Massenzahl noch die Anzahl der Neutronen zu der der

Protonen addiert wird.

Wie bereits erwähnt, kann ein Element auch über eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen verfügen. So gibt es z. B. Kohlenstoff atome mit sechs Neutronen, aber auch mit acht Neutronen. Diese Atome mit unterschiedlicher Neutronenzahl, aber identischer Protonenzahl, bezeichnet man als Isotope.

MedAT-GEHEIMTIPP Begriff e wie Isotop, Element etc. müsst ihr sicher defi nieren können, da man oft-

mals durch Falschantworten versuchen wird, euch zu verwirren. Zudem solltet ihr euch die unterschiedli-

chen „Zahlen“ herleiten können.

Wenn z. B. gesagt wird, dass ein Calcium-Ion zweifach positiv geladen ist (Ca2+), die Ordnungszahl 20 und

die Massenzahl 40 hat, muss klar sein:

Die Ordnungszahl entspricht der Protonenzahl und der Kernladungszahl (beide 20). Die Massenzahl ist die

Summe aus Protonen- und Neutronenzahl, also ist die Neutronenzahl ebenfalls 20 (40–20). Da das gesam-

te Teilchen zweifach positiv geladen ist, muss es 2 Protonen mehr als Elektronen geben. Folglich ist die

Elektronenzahl 18 (20−2).

10.2.2 MasseWenn man nach der Masse eines derart kleinen Teilchens wie dem Atom fragt, ist es normalerweise sinn-los, das Ergebnis in Gramm oder Kilogramm anzugeben, da dieses so klein sein würde, dass man sich darunter wenig vorstellen kann und es schwer sein wird, Teilchen untereinander zu vergleichen. Man nutzt deshalb einen Trick, der sich in den Naturwissenschaft en großer Beliebtheit erfreut: Man gibt die Größe, um die es geht, in Relation zu einer bekannten Größe an (dies nennt man relative Größe).Wenn man z. B. sagt, dass ein Passagierfl ugzeug beim Start ein Gewicht von bis zu . kg hat, würde man automatisch Bezugsgrößen suchen, um diese Zahl einordnen zu können ( Kleinwagen, Ele-fanten etc.).

VERSTÄNDNIS+ Wie war das noch mal mit Gewicht und Masse? Ein Körper hat überall die gleiche Masse,

egal ob auf der Erde, dem Mond oder sonst irgendwo im Weltall! Im Unterschied dazu variiert das Gewicht,

je nachdem, wo man sich befi ndet (es handelt sich nämlich um die Kraft, die ein Feld, wie etwa das Gravita-

tionsfeld der Erde, auf den Körper ausübt). Die Einheit der Masse ist dabei kg, g etc., die des Gewichts bzw.

der Gewichtskraft Newton (N).

Wenn ihr also ein „Gewicht“ in Kilogramm angebt, ist das streng genommen nicht korrekt. Mehr zu diesem

Thema fi ndet ihr unten (› Kap. 24.1, › Kap. 24.2).

Die relative Atommasse funktioniert nach dem gleichen Prinzip (Bezugsgröße ist hier 1⁄12 der Masse ei-nes Kohlenstoff atoms). Es ist aber nicht essenziell für den weiteren Verlauf des Chemie-Teils. Da sie rela-

Abb. 10.2 Ordnungs- und Massezahl beim Kohlenstoff. [L253]


10.3 DIE ELEKTRONENHÜLLE

235

Notizen

tiv zu einer anderen Größe ist, wird keine Einheit benötigt (man spricht von einer dimensionslosen Grö-ße). Selbstverständlich kann die Masse eines Atoms auch als absolute Größe angegeben werden und hat dann eine Einheit wie etwa Gramm oder Kilogramm. Es gibt zudem eine Einheit, die ebenfalls im Bezug zu 1⁄12 der Masse eines Kohlenstoff atoms defi niert ist, nämlich das u oder Dalton.Ihr solltet auf jeden Fall wissen, dass ein Proton und ein Neutron beide die relative Atommasse von etwa 1 haben, während die Masse eines Elektrons deutlich kleiner ist (nur ein Zweitausendstel davon).

MedAT-GEHEIMTIPP Viele Testteilnehmer fragen sich, wie genau sie Zahlenwerte für den MedAT aus-

wendig lernen müssen. Eine pauschale Aussage darüber ist natürlich schwierig. Allerdings solltet ihr be-

denken, dass gerade viele „kleine“ Zahlen, also etwa im zellulären Bereich, kontinuierlichen Diskussionen

unterworfen sind, sodass es häufi g sinnvoll ist, nur eine ungefähre Einordnung vornehmen zu können. Au-

ßerdem muss man im MedAT Rechenaufgaben ohne Taschenrechner bewältigen und hat keine Zeit für gi-

gantische Nebenrechnungen! Angaben, die ihr unbedingt kennen müsst, werden natürlich in diesem Buch

hervorgehoben.

10.2.3 LadungGrundsätzlich müsst ihr wissen, dass Protonen positiv (+), Neutronen neutral und Elektronen negativ (–) geladen sind.Die Größe der Ladung ist allerdings auch hier wieder problematisch. Die Einheit der Ladung ist eigentlich Coulomb (C). Da die Ladung eines einzelnen Protons extrem klein ist, hätte man hier wieder das gleiche Problem wie schon bei den Massen. Man nutzt also den gleichen Trick und verwendet relative Ladun-gen. Ein Proton hat hier die Ladung +1 und ein Elektron die Ladung –1. Man erkennt: Die Ladung von Elektron und Proton ist „gleich groß“, hat allerdings unterschiedliche Vorzeichen. Folglich ziehen sich Elektronen und Protonen an, während sie Neutronen weder abstoßen noch anziehen.

VERSTÄNDNIS+ Was ist Ladung? Den Begriff Ladung kennt ihr aus dem Alltag. Tatsache ist, dass man La-

dung schwer beschreiben kann. Man weiß allerdings:

1. Ladung ist eine Eigenschaft eines Körpers.

2. Es gibt zwei „Arten“ (man nennt sie positiv und negativ).

3. Ladungen können unterschiedlich groß sein (z. B. -3 oder -7).

4. Geladene Körper üben Kräfte aufeinander aus (gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige

ziehen sich an).

10.3 Die Elektronenhülle

MedAT-GEHEIMTIPP Bisher wurde nur 2013 eine Frage über die Energieniveaus und Schalen der Elektro-

nenhülle im Chemie-Teil des MedAT gestellt und das recht oberfl ächlich.

Die meisten von euch haben vermutlich schon einmal vom Orbitalmodell gehört, das benutzt wird, um die Position von Elektronen in der Hülle eines Atoms zu beschreiben. Um die für euch wichtigen Zusam-menhänge herleiten zu können, ist es allerdings vorerst ausreichend, sich mit einer stark vereinfachten Form zu befassen, die zwar dem Physiker Tränen in die Augen treibt, aber dem Mediziner sehr gut wei-terhilft :Die Elektronen in der Hülle eines Atoms kreisen auf Schalen um den Kern (› Abb. .). Es sollte nach-vollziehbar sein, dass die Elektronen einen bestimmten Energiegehalt haben müssen, um nicht „in den Kern zu stürzen“ (da sich positive und negative Ladungen anziehen).

Welche Elektronen haben also die größte Energie? Die, die ihre Bahnen mit der größten Distanz zum Kern ziehen (also weiter außen liegen), da die Anziehungskräft e off ensichtlich nicht groß genug sind, um sie näher an den Kern zu ziehen!Die Schalen werden deshalb vom Kern ausgehend entweder mit Buchstaben benannt (K, L, M, N, O etc.) oder durchnummeriert (, , , etc.). Gewinnt ein Elektron aus irgendeinem Grund an Energie, kann es seine Bahn verändern und nun etwa näher an einer energiereicheren Schale verlaufen. Man bezeichnet ein solches Elektron als angeregt, wobei bei der Rückkehr in den Grundzustand ein bestimmter Betrag an Energie frei wird.Da alle Elektronen negativ geladen sind, stoßen sich mehrere Elektronen prinzipiell ab, somit kann eine Schale nicht mit unendlich vielen Elektronen besetzt werden. Man erhält die Anzahl der Elektronen, die

Abb. 10.3 Schalenmodell des Kohlenstoffatoms. [L253]


KAPITEL

379

Notizen

Quantenmechanik und AtomphysikDeniz Tafrali31

31.1 Aufbau des Atoms und der Materie

DEFINITIONEN Die Quantenmechanik befasst sich mit den grundlegenden Theorien des Aufbaus des

Universums mittels der Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen.

In der Physik bezeichnet man als Quant die minimale Menge einer physikalischen Einheit, die an einer In-

teraktion beteiligt ist. Das bedeutet, dass eine physikalische Einheit wie die Energie gequantelt ist, also nur

diskrete Werte annehmen kann und keine kontinuierlichen. In der Realität sind das meistens ganzzahlige

Vielfache eines Quantums (z. B. dem Planck’schen Wirkungsquantum h).

Zum Beispiel ist das Photon ein einzelner Lichtquant (bzw. ein elektromagnetischer Quant). Auch die Ener-

gie des Elektrons der Atomhülle ist in ähnlicher Weise quantisiert und kann daher nur in bestimmten dis-

kreten Werten existieren (› Kap. 32). Die Tatsache, dass Elektronen nur bei diskreten Energieniveaus in ei-nem Atom existieren können, bewirkt, dass Atome stabil sind, weshalb auch Materie stabil ist.

Schaut euch um: Alles was ihr seht, besteht aus Atomen. Dieses Buch, die Luft und auch eure Hände. Es

geht in diesem Kapitel um den Aufb au dieses kleinen Grundbausteins der Materie.

Ganz, ganz grob kann man sagen, dass das Atom aus einem Kern mit positiven Protonen und neutralen

Neutronen (› Kap. .) und aus einer Hülle mit negativen Elektronen besteht (› Abb. .). Aus der

Chemie solltet ihr wissen, dass es verschiedene Arten von Atomen (Elementen) gibt, die sich durch ihre

Kernladungszahl unterscheiden und im Periodensystem der Elemente (› Kap. ) aufgelistet sind. Die

Positivität bzw. Negativität der Bestandteile des Atoms beruht jeweils auf der Elementarladung e = , ×

– Coulomb (C) (› Kap. ..) – der kleinstmöglichen elektrischen Ladung. Das bedeutet, wenn man

ein nach außen hin elektrisch neutrales Atom will, muss die Anzahl an Protonen und Elektronen gleich

sein. Die Zahl der Neutronen darf sich ruhig unterscheiden, man nennt diese unterschiedlichen Atome

dann Isotope (› Kap. .).

Des Weiteren muss man bedenken, dass das Proton (und auch das Neutron) um ein Vielfaches größer ist

als das Elektron. Deshalb ist Ersterer auch ca. -mal schwerer als das Elektron und außerdem viel

leichter zu lokalisieren. Das Elektron hält sich auf sogenannten Orbitalen um den Atomkern herum auf

(› Kap. ) und ist, wie wir schon durch die Heisenberg’sche Unschärferelation wissen (› Kap. .),

nicht exakt lokalisierbar.

Doch wie werden die Neutronen und Protonen im Kern zusammengehalten? Wieso zieht die positive

Ladung des Protons das Elektron nicht auch in den Atomkern? Warum ist das Elektron denn eigentlich so

viel kleiner als ein Proton? Diese und viele weitere Fragen beantworten wir in den letzten Kapiteln des

Physik-Teils.

Elektronen-hülle

Elektron

Neutron

Proton

Atomkern

Abb. 31.1 Der Aufbau eines Atoms. Oben mit eher realitätstreuen Proportionen, unten mit stark vergrößertem Kern, sodass Protonen und Neutronen erkennbar sind. Weiter sind schematisch zwei Elektronenschalen dargestellt. [L190]


31 QUANTENMECHANIK UND ATOMPHYSIK

380

Notizen

MedAT-GEHEIMTIPP Viele Dinge, die für das Verständnis der Atomphysik grundlegend sind, werden im MedAT nicht explizit gefragt, sondern als Faktenwissen geprüft. Eine Frage ist z. B. welche Kräfte Protonen

und Neutronen im Kern zusammenhalten. Man kann jetzt natürlich einfach „starke Wechselwirkung“ aus-wendig lernen. Jedoch ist diese Art der Vorbereitung nicht unbedingt nachhaltig und führt lediglich zu buli-mieartigen Zuständen des Lernenden, bei denen er sich für die Prüfung unheimlich viel Wissen hinein-presst, um es am Testtag wieder auf das Papier übergeben zu können. Das Lernskriptum hat anderes im Sinn: Wir wollen, dass ihr den Stoff versteht und ihn dann auch ohne stupides Auswendiglernen abrufen könnt – deshalb ist dieses Kapitel zwar sehr ausführlich, aber den Aufwand mehr als wert!

Zunächst defi nieren wir den Begriff des Atoms.

DEFINITION Ein Atom (altgr. átomos für „unteilbar“) ist die kleinste grundlegende Einheit normaler Mate-rie, die die Eigenschaften eines chemischen Elements (› Kap. 14) hat. Jegliche Feststoff e, Flüssigkeiten, Gase und Plasmen (› Kap. 24.3) bestehen aus neutralen oder ionisierten Atomen.

Diese Defi nition wirft zwei Fragen auf:

. Gibt es denn andere Formen von Materie, als „normale“ Materie?

. Gibt es elementarere Einheiten, die nicht unbedingt Eigenschaft en eines chemischen Elements innehaben?

() Der Begriff Materie wurde schon in › Kap. . grob erläutert – das verstehen wir bei dieser Defi ni-

tion auch unter „normaler“ Materie. Jedoch impliziert die obige Beschreibung des Atoms, dass es noch

eine andere Form von Materie gibt: die Antimaterie.

DEFINITION Antimaterie ist defi niert als ein Material, das aus den Antiteilchen besteht. Diese Antiteilchen haben prinzipiell dieselbe Masse, Lebensdauer und Spinquantenzahl (Was ist das? Das lernt ihr in › Kap. 32.1) wie ihr korrespondierendes, normales Elementarteilchen der normalen Materie – jedoch eine entgegen-gesetzte Ladung. Es gibt von allen bekannten Elementarteilchen auch Antiteilchen (experimentell bewiesen).Protonen der Materie haben bekanntlich eine positive Ladung, während Antiprotonen eine negative haben. Bei der Antimaterie umkreisen daher positiv geladene Positronen statt negativer Elektronen den Atomkern als Atomhülle. Stoßen ein Antiteilchen und ein Teilchen zusammen, vernichten sie sich gegenseitig – man nennt das Annihilation. Dadurch können starke elektromagnetische Strahlen wie Gammastrahlung oder Neutrinos entstehen. Mehr zu dem Thema Antiteilchen in › Kap. 31.2.1.

() Ja! Jegliche Materie auf der Welt ist aus elementaren Teilchen aufgebaut – auch die Atome. Darüber

hinaus gibt es aber noch mehr Elementarteilchen, die zwar nicht Bestandteil von Atomen sind, aber trotz-

dem existieren. Die › Tab. . und › Tab. . listen euch alle Elementarteilchen des sogenannten

Standardmodells auf.

Die elementarsten Teile der Materie, die wir bis heute kennen, sind die Fermionen (› Tab. .) und die

Eichbosonen (› Tab. .). Die Fermionen sind diejenigen Teilchen, die die „Grundmasse“ der bespro-

chenen Materie ausmachen. Eichbosonen sind hingegen Elementarteilchen die alle vier Grundkräft e der

Physik verursachen (› Kap. .).

Aus den Quarks bestehen die Protonen und Neutronen, wobei das Proton aus zwei Up-Quarks und ei-

nem Down-Quark besteht. Das Neutron wiederum besteht aus einem Up-Quark und zwei Down-Quarks.

Das Elektron ist ein Lepton. Das bedeutet, dass die drei elementaren Teile des Atoms off ensichtlich Fer-

mionen der Generation I sind. Ein Atom unterliegt allen vier Grundkräft en der Natur – also der schwa-

chen, starken und elektromagnetischen Wechselwirkung sowie der Gravitation.

Tab. 31.1 Elementarteilchentabelle der Fermionen (ohne die Eichbosonen und das Higgsboson).

Fermionenart Fermionen mit Generationen Ladung

I II III

Quarksup (u) charm (c) top (t) (

32 )

down (d) strange (s) bottom (b) ( – 31 )

Leptonen Elektron-Neutrino Myon-Neutrino Tauon-Neutrino ( 0 )

Elektron Myon Tauon ( –1 )

Tab. 31.2 Elementarteilchentabelle der Eichbosonen und des Higgs-Bosons (ohne die Fermionen).

Eichbosonen Higgs-Boson

Photon Higgs-Boson

Gluon

Z Boson

W+ Boson

W- Boson

(Graviton)


31.1 AUFBAU DES ATOMS UND DER MATERIE

381

Notizen

60-TAGE-LERNPLAN Fermionen haben alle bestimmte Gemeinsamkeiten. Sie verfügen über einen Spin von 1/2 ћ (reduziertes Planck’sches Wirkungsquantum) und haben alle eine Masse. Verschiedene Fermio-nen haben aber auch unterschiedliche Eigenschaften (› Tab. 31.3 und › Tab. 31.4). Ihre Masse nimmt mit höherer Generation zu. Man unterscheidet zwei verschiedene Arten von Fermionen: die Quarks und die Lep-tonen.Die Quarks (› Tab. 31.3) bilden unter anderem die Elementarteilchen der Protonen und Neutronen. Sie tra-gen sowohl elektrische Ladungen als auch sogenannte Farbladungen, die man grün, rot und blau nennt. Diese Farben, die nichts mit den sichtbaren Farben des Lichts zu tun haben, können durch die starke Wech-selwirkung mittels der Gluonen von Quark zu Quark transferiert werden. Weil ein Proton zwei Up-Quarks und ein Down-Quark beinhaltet, hat es die elektrische Ladung +1 (0,66 + 0,66 – 0,33 = 1). Das Neutron hingegen hat zwei Down-Quarks und ein Up-Quark, weshalb es elektrisch neutral ist.Die Theorie des Confi nement besagt, dass Quarks (und Gluonen) nicht außerhalb eines Verbandes, wie sie z. B. im Neutron auftreten, vorzufi nden sind. Sie existieren also nur, wenn sie durch die starke Wechselwir-kung (› Kap. 31.3.1) zusammengehalten werden.

Tab. 31.3 Quark-Tabelle.

Quark Eigenschaften Ladung Generation

up • sind die Elementarteilchen der Nukleonen Proton und Neutron ( 32 ) I

down ( – 31 )

charm • zerfallen relativ langsam über die schwache Wechselwirkung in Stran-ge- oder Down-Quarks

• sind die Elementarteilchen der D-Mesonen und der J/ψ-Mesonen

( 32 ) II

strange • sind die Elementarteilchen der Seltsamen Teilchen (z. B. Kaonen, Phi-Mesonen oder Hyperonen) (› Kap. 31.3.1)

( – 31 )

top • sind extrem schwer (so schwer wie ein ganzes Goldatom)• leben extrem kurz und bilden daher keine Hadronen (› Kap. 31.3.1)

( 32 ) III

bottom • sind die Elementarteilchen der B- und Y-Mesonen (› Kap. 31.3.1) ( – 31 )

Die zweite Gruppe der Fermionen sind die Leptonen (› Tab. 31.4). Sie unterliegen sowohl der schwachen Wechselwirkung und der Gravitation als auch der elektromagnetischen Wechselwirkung, solange sie eine elektrische Ladung tragen. Das Elektron, Myon und Tauon haben die Ladung -1, während die Neutrinos (Symbol: v) neutral sind.Zu den Neutrinos: Es gibt, wie ihr in › Tab. 31.4 sehen könnt, drei verschiedene Formen der Neutrinos (ve, vµ und vτ). Ihr Name kommt aufgrund ihrer neutralen Ladung (Neutr-) und der italienischen Verkleinerungs-form (-ino) zustande, um sie von den größeren Neutronen begriffl ich auseinander halten zu können. Sie ent-stehen unter anderem durch den β-Zerfall (› Kap. 33.3.2) und bei der Kernfusion (› Kap. 31.6) in kleinen Sternen wie der Sonne. Die Neutrinos können ineinander umgewandelt werden (Neutrinooszillation). Außer dem sind sie extrem schwer zu detektieren, da sie eine winzig kleine Masse haben und sich sehr schnell bewegen. So schnell sogar, dass 2011 das berühmte Kernforschungsinstitut CERN eine Meldung heraus gab, dass sie Neutrinos gemessen hätten, die schneller als Licht sind. Im Endeff ekt war es dann aber eine Fehlmessung, die darauf zurückzuführen ist, dass ein Glasfaserkabel bzw. ein GPS-Gerät der Messapparatur defekt war.

Tab. 31.4 Leptonen-Tabelle.

Symbol Lepton Eigenschaften Ladung Generation Lebensdauer (s)

e Elektron • bilden die Atomhüllen bzw. -orbitale• unterliegen der schwachen und elektro-

magnetischen Wechselwirkung sowie der Gravitation

( –1 ) I ∞

ve Elektron-Neutrino

• entstehende Elementarteilchen beim β+-Zerfall

( 0 ) ∞

µ Myon • Hauptbestandteil der se kun dä ren kosmi-schen Strahlung (› Kap. 33.5)

• entstehen aus dem Zerfall von Pionen mittels der schwachen Wechselwirkung

• unterliegen der schwachen und der elek-tromagnetischen Wechselwirkung sowie der Gra vi ta tion, aber nicht der starken Wechselwirkung

( –1 ) II 2,2 × 10–6

vµ Myon-Neutrino

• Entstehung aus einem Pionenstrahl, der zu Myonen und Myon-Neutrinos zerfällt

( 0 ) ∞

τ Tauon • auch τ-Lepton• können in andere Leptonen und Hadro-

nen wie Pionen und Kaonen zerfallen• unterliegen der schwachen und der elek-

tromagnetischen Wechselwirkung sowie der Gravitation, aber nicht der starken Wechselwirkung

( –1 ) III 3 × 10–13

vτ Tauon-Neutrino

• entstehen durch den Zerfall von Tauonen ( 0 ) ∞


KAPITEL

403

Notizen

AlgebraDeniz Tafrali35

35.1 Einführung in die Algebra

Die Mathematik besteht vereinfacht gesagt aus vier verschiedenen Hauptgebieten, die sich sehr stark

überschneiden:

• Logik und Mengenlehre

• Topologie

• Analysis

• Algebra

Mit Letzterem beschäft igen wir uns im Rahmen des BMS. Bei der Algebra handelt es sich um die Lehre

der Rechenoperationen mit den Operatoren.

VERSTÄNDNIS+ Die Operatoren der Grundrechenarten sind das Pluszeichen „+“ für Addition, das Minus-

zeichen „–“ für Subtraktion, die Malzeichen „·“, „×“ oder „*“ für die Multiplikation und für die Division die

Geteiltzeichen „:“, „÷“ oder „/“, und der Bruchstrich.

Speziell sind der einstellige Operator für die negativen Zahlen, der ebenfalls mit Minus „-“ gekennzeichnet

wird und das oftmalige Weglassen des Operators bei der Multiplikation zwischen Zahlen und Variablen

(z. B. 3ab = 3 × a × b).Außerdem ist es für den Lernalltag in der Mathematik wichtig, die Bezeichnungen der Operanden zu ken-nen. Operanden sind die Argumente, die man links und rechts an einem Operator anwendet. Hat man die Rechenoperation 1 + 2, dann sind die Operanden die 1 und die 2, während das + den Operator darstellt. Wir haben euch die Operanden in › Tab. 35.1 zusammengefasst.

60-TAGE-LERNPLAN Der Begriff Algebra stammt vom arabischen Wort al-ğabr, was so viel heißt wie „das Zusammenfügen gebrochener Teile“.Interessant ist auch, obwohl es überhaupt nichts mit Mathe zu tun hat, dass das Wort Alkohol ebenfalls aus dem Arabischen stammt (al-kuhl).

Wir sparen uns an dieser Stelle die Einführung der Grundrechenarten wie Addition und Subtraktion und

setzen sie schlichtweg voraus, da derartige Rechenoperationen auch erfolgreich von Volks- und Grund-

schülern gemeistert werden. Stattdessen gehen wir in den nächsten Unterkapiteln direkt auf die für den

MedAT wichtigen Th emengebiete der Algebra ein.

VERSTÄNDNIS+ Da aber in der Schulmathematik oft nicht wirklich Rücksicht auf das Verständnis von grundlegenden Dingen genommen wird, erklären wir hier kurz, was es eigentlich mit den Buchstaben in der Algebra auf sich hat:Irgendwann in der dritten Klasse Unterstufe führt der Mathelehrer das x in die Rechenoperationen ein, in-dem er sagt: „Das ist x. X ist eine Variable.“Toll für x, dass es so viel Abwechslung bekommt. Aber was soll das denn bedeuten?Die Variable x (oder jeder andere Buchstabe) ist im Zusammenhang mit der Algebra ein Symbol, das für alle möglichen Zahlen stehen kann, die reell sind. Reell bedeutet in diesem Zusammenhang, dass x jede Zahl von -∞ bis ∞, darunter auch Brüche und irrationale Zahlen wie die Euler’sche Zahl e (› Kap. 38.6.1 ), sein kann.Weil es einfacher ist ein Symbol (eben x) zu verwenden, anstatt jedes Mal alle reellen Zahlen auf das Papier zu schreiben (was ∞ lange dauern würde), akzeptiert ihr jetzt bitte einfach das x als Teil der Algebra.Lasst euch das gerade Gelernte trotzdem mal auf der Zunge zergehen und verinnerlicht euch: x kann jede, naja, x-beliebige Zahl sein, die es gibt.

Tab. 35.1 Operanden der Grundrechenarten

Rechenoperation Operator Operand(-en) Ergebnis

Addition + Summand + Summand Summe

Subtraktion – Minuend – Subtrahend Differenz

Multiplikation ∙ oder × oder * Faktor × Faktor Produkt

Division : oder ÷ oder / Dividend / Divisor Quotient

In diesem Buch verwenden wir an einigen Stellen * für die Multiplikation und / für die Division!


35 ALGEBRA

404

Notizen

60-TAGE-LERNPLAN Aber x kann nicht jede x-beliebige Zahl sein, die ihr euch vorstellen könnt. Das wä-ren nämlich imaginäre Zahlen i, die nicht zu den reellen Zahlen gezählt werden (› Tab. 35.2).

35.2 Gleichungen und Ungleichungen

Der Name ist Programm. Gleichungen sind aus mathematischen Termen zusammengesetzt, die wiede-

rum aus Zahlen (z. B. ), Variablen (z. B. x), Symbolen für mathematische Verknüpfungen (z. B. + oder ×)

und Klammern {([ ])} bestehen können. Sie werden links und rechts eines Gleichheitszeichens geschrie-

ben – das bedeutet, die Ergebnisse des rechten wie des linken Terms müssen gleich sein. Ansonsten

handelt es sich um eine Ungleichung.

VERSTÄNDNIS+ TermA = TermB ist also TermA = x und TermB = x, dann handelt es sich um eine Gleichung.TermC ≠ TermD, also TermC = x und TermD = y wobei gilt, dass x ≠ y, dann handelt es sich um eine Ungleichung.

Gehen wir ein paar Beispiele durch. Wir beginnen zunächst mit zwei einfachen Termen:

TermA = + und TermB = ×

Setzt man die Terme nun in eine Gleichung, erhalten wir die Annahme

TermA = TermB, also:

+ = ×

Rechnet man das aus, werden wir sehen, dass

≠ ist – wir haben eine Ungleichung.

Gehen wir ein bisschen weiter und verwenden eine Variable, dann sieht unser nächstes Beispiel wie folgt

aus:

TermC = x – und TermD = + –

Setzt man die Terme nun in eine Gleichung, erhalten wir

TermC = TermD, also:

x – = + –

Nun muss man die Gleichung einfach nach x aufl ösen. Das machen wir Schritt für Schritt. Dazu formen

wir erst die Potenz in TermD um, addieren die Zahlenwerte desselben Termes und ziehen alle anderen

Werte durch Äquivalenzumformungen von der Seite des x weg, bis es alleine dasteht. Der rechte Term

besteht dann im Idealfall nur aus einem Zahlenwert.

13

≈ 0,33, gilt 15x – 8 = 34 + 0,33Da 3–1 =

DEFINITIONEN Als Äquivalenzumformung bezeichnet man die auf beiden Seiten einer Gleichung gleich-zeitig stattfi ndende Umformung der Terme mittels Rechenoperationen wie der Addition, Subtraktion, Division, Multiplikation, Potenzierung, Radizierung (Wurzelziehen) und Anderen.

VERSTÄNDNIS+ Die Doppeltilde ≈ steht für eine Gleichung mit Termen, die nur ungefähr gleich sind. Da es einfacher zu handhaben ist, verwenden wir an dieser Stelle doch das Ist-gleich-Zeichen = und ersparen uns die 0,33333333 bis ∞.

Tab. 35.2 Ein Auszug der wichtigsten Zahlenmengen

Zahlenmenge (-art) Symbol Bereich

Natürliche Zahlen beinhalten {1, 2, 3..., ∞}

Ganze Zahlen beinhalten {-∞, ..., -3, -2, -1, 1, 2, 3..., ∞}

Rationale Zahlen beinhalten neben auch { mn | m, n є , n ≠ 0}Was so viel bedeutet wie „m durch n (also auch Brüche), wobei m und n die Variablen des Bruches sind, die wiederum Elemente (є) der ganzen Zahlen

sein müssen, ausgenommen davon ist, dass n zu irgendeiner Zeit 0 ist, da man nicht durch 0 teilen darf.

Irrationale Zahlen beinhalten alle Zahlen die nicht als Bruch dargestellt werden können, wie z. B. √2 oder π. In Mathematik-Sprache also =

Reelle Zahlen beinhalten irrationale wie rationale Zahlen, also = x

Komplexe Zahlen beinhalten {c = a + bi | a, b , i = √−1}Die komplexe Zahl c ist mit seinen Variablen a und b also Element von und erweitert die reellen Zahlen dergestalt, dass die Gleichung x2 + 1 = 0 lösbar wird. Es wird von ihr ein Bereich definiert, in dem die Wurzel aus √-1 anhand der imaginären Zahl i gezogen werden kann.


35.3 DREISATZ (SCHLUSSRECHNUNG)

405

Notizen

x – = , | + 8 (wohlgemerkt auf beiden Seiten bzw. Termen)

x – + 8 = , + 8

x = , | /15

15x15 =

42,3315 | (die lässt sich nun im linken Term rauskürzen)

15x15 = ,

x = 2,8222

Also gilt: TermC = × , – = TermD = + – = ,

60-TAGE-LERNPLAN Ein letztes Beispiel einer relativ schweren Aufgabe, bei der wir die nun redundan-ten Vorbemerkungen weglassen können, sähe wie folgt aus:

x(x–4)2 )+ 15( = (x–3)2 | links und rechts ausmultiplizieren

(x2–4)2 )+ 15( = (x–3)(x–3)

x2

2 )–2x+15( = x2–6x+9 | × 2 (um den Bruch links weg zu bekommen)

x2–4x+30 = 2x2–12x+18 | –x2 | +4x | –30 (um alle x auf eine Seite zu bringen)0 = x2–8x–12 | (Anwenden der quadratischen Ergänzung)0 = (x–4)2–28 | +28 (+28, da (x–4)2 = x2–8x–16 und x+12 = –16, x = –28)28 = (x–4)2 | √±√28 = x–4 | + 4 (und die Seiten der Terme umtauschen)x = ±5,29 + 4x1 = 9,29x2 = −1,29

35.3 Dreisatz (Schlussrechnung)

Für dieses Unterkapitel müssen wir zunächst drei Begriff e defi nieren.

DEFINITIONEN Mit der mathematischen Größe bezeichnen wir die Kombination aus einem Zahlenwert (Maßzahl), der repräsentativ für die Menge einer Sache steht (z. B. Anzahl von Kuchenstücken, sagen wir 8), und der dazugehörigen Einheit der Größe (das Kuchenstück; mathematischer z. B. auch der Meter oder das Gramm).

5 Kuchenstücke(Größe) = 5(Maßzahl) × Kuchenstück(Einheit)

Die direkte Proportionalität zwischen zwei veränderlichen Größen setzt voraus, dass zwischen den besag-ten Größen immer dasselbe Verhältnis herrscht. Wird die Größe Aprop verdoppelt (verdreifacht), so verdop-pelt (verdreifacht) sich auch die zu Aprop proportionale Größe Bprop. In einer Gleichung sieht die Proportiona-lität wie folgt aus:

Aprop × x = Bprop × x

Wobei x einen beliebigen Term darstellt.Bei der indirekten Proportionalität ist die Größe Aprop hingegen zum Kehrwert der Größe Bprop (direkt) pro-portional:

Aprop × x = 1/Bprop × x

Zu dieser Art von Proportionalität kann man sagen: Wenn Aprop größer wird, muss Bprop kleiner werden und vice versa.

MedAT-GEHEIMTIPP Übt die Schlussrechnung so lange, bis ihr sie wirklich verstanden habt. Dann ist es sehr einfach, diese Aufgaben anzugehen. Eine Aufgabe mit Lösungsweg stellen wir euch an dieser Stelle vor:Ein Rugbyteam besteht aus 72 Rugbyspielern. Es gibt im Team dreimal so viele Briten wie Ausländer. Wie viele Briten sind im Rugbyteam?Wir haben gegeben:Gesamtanzahl 72 SpielerVerhältnis von 3 : 1 Briten zu Ausländern.Wir suchen:Anzahl an britischen Spielern.Rechnung:Da Briten dreimal mehr sind wie Ausländer, gilt Ausländer = x und Briten = 3 × x. Beide gemeinsam ergeben die Gesamtanzahl der Spieler = 72.

72 = 3x + x72 = 4x | /4x = 18

Es gibt 18 ausländische Spieler.

3 × 18 = 30 + 24 = 54

Das Rugbyteam hat 54 britische Spieler.

Den Dreisatz bzw. die Schlussrechnung kann man in zwei verschiedenen Formen anwenden:


Dieser gliedert sich in BMS (Basiskenntnistest Medizinische Studien) mit den Fächern Biologie, Chemie, Physik und Mathe und einen weiteren Teil, der die kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten (KFF), Textverständnis (TV) und sozial-emotionale Kompetenzen (SEK) abprüft.

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Herausgeber / Autoren

Deniz Tafrali:

studierte nach seinem Abitur im Jahr 2011 molekulare Biowissenschaften in Salzburg, bevor er 2013 sein Medizinstudium in Graz begann. Neben dem Studium ist er der Gründer des Unternehmens get-to-med.com (https://www.get-to-med.com), gewann im Jahr 2016 den 1. Grazer Diagnostik-Contest und ist seit 2017 als Autor für die Elsevier GmbH tätig.

Darüber hinaus schreibt er derzeit Diplomarbeit am Lehrstuhl für Zellbiologie, Histologie und Embryologie in der Fachgruppe für Neurowissenschaften und absolviert bis Juli 2019 sein (klinisch-)Praktisches Jahr am LKH Graz und der University of Cambridge.

Paul Windisch:

studierte Medizin in Heidelberg, absolvierte als Stipendiat der Studienstiftung des dt. Volkes eine Famulatur am Stanford Cancer Center und arbeitet als Arzt in der Radio-Onkologie des UniversitätsSpital Zürich. Während seines Studiums verfasste er für die Elsevier GmbH die erfolgreiche Survival-Kit-Reihe, das BASICS Vorkurs sowie die Lernskripte für HAM-Nat und MedAT.

Sinan Barus:

ist seit 2015 Student der Humanmedizin an der Eberhard-Karls-Universität in Tübingen. Nach seinem Abitur im Jahre 2012 studierte er zunächst 2 Semester Technologie- und Managementorientierte Betriebswirtschaftslehre an der Technischen Universität München und 3 Semester Molekulare Medizin in Tübingen. Er war Stipendiat der Wilhelm- und Else-Heraeus-Stiftung und Gast der Leopoldina. Auch neben dem Studium engagiert er sich in Wissenschaft, Forschung und Lehre, so war er als wissenschaftliche Hilfskraft am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie und am Universitätsklinikum Tübingen, sowie als Tutor für Sonographie im Medizinstudium und als Tutor für das Anatomische Institut im Rahmen des großen Präparierkurses tätig. Seit Anfang 2019 fertigt er seine medizinische Dissertation am Tübinger Hertie-Institut für klinische Hirnforschung an. Er ist seit 2018 Autor bei der Elsevier GmbH.

Flora Hagen:

studierte nach ihrer Matura 3 Jahre Molekularbiologie an der Karl-Franzens Universität Graz. Seit 2017 ist sie Studentin der Humanmedizin an der Medizinischen Universität Graz sowie an der Johannes Kepler Universität in Linz.

MedAT 2020/2021 – Das Lernskript für den BMS – Band 1 2. Aufl. 2019. 464 S., 519 farb. Abb.ISBN: 978-3-437-44061-8

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